什么是 Span 60 及其工作原理

日期:2026-05-18

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跨度 60 （山梨醇单硬脂酸酯)，或其欧洲食品添加剂代码，E491。它是世界上使用最广泛的非离子表面活性剂之一，出现在从商业面包和冰淇淋到护肤霜、疫苗配方、纺织品整理剂和工业涂料的各种产品中。

然而，尽管 Span 60 无处不在，但人们对它的了解却往往有限。配方设计师知道它是“一种乳化剂”，但其整体情况——它的化学性质、它如何稳定乳液、为什么它的 HLB 值很重要、它与相关乳化剂的比较如何，以及是什么使它成为特定应用的正确或错误选择——值得深入探索。

1.什么是跨度60？

Span 60 的商品名是山梨醇单硬脂酸酯 (SMS)，一种由酯化反应产生的非离子表面活性剂山梨糖醇 （一种天然存在于水果中的糖醇，商业上从玉米或马铃薯淀粉中提取）硬脂酸 （源自植物或动物脂肪的长链饱和脂肪酸，最常见的是棕榈油或大豆油）。

酯化反应导致山梨醇脱水并环化成一种称为脱水山梨糖醇，然后一分子硬脂酸与脱水山梨糖醇环上的一个羟基形成酯键。其结果是一种具有明显双重特征的分子：来自硬脂酸链的亲脂（亲脂）尾部和来自脱水山梨糖醇环上残留羟基的亲水（吸水）头部。

关键识别信息：

财产	详情
化学名称	山梨醇单硬脂酸酯
通用商品名称	跨度 60
缩写	短信
E号	E491
CAS 号	1338-41-6
分子式	C2₄H₄₆O₆
分子量	430.62克/摩尔
HLB值	4.7
外观	白色至淡黄色蜡状粉末或片状
熔点	50–52°C
气味	轻微，有特色
溶解度	不溶于冷水；可分散于热水中；溶于乙醇、乙醚、甲醇、温热的油类

2. 化学的物理性质跨度 60

了解 Span 60 的工作原理首先要了解其分子结构。该分子由通过酯键连接的两个组分构成：

脱水山梨糖醇环（亲水头）： 当山梨糖醇在加工过程中失去水分子时，它会形成五元环醚环，称为脱水山梨糖醇。该环保留多个极性且吸水的游离羟基 (-OH)。这些羟基决定了分子的亲水特性。

硬脂酸链（亲脂尾）： 硬脂酸是一种 18 个碳的饱和脂肪酸 (C18:0)。它的长而直的烃链是非极性的并且具有强亲脂性——它被油和脂肪吸引并被水排斥。当这条链被酯化到脱水山梨糖醇环上时，它就成为分子的“亲脂肪”臂。

这种双重结构——亲水头、亲脂尾——是所有表面活性剂的决定性特征，它使得 Span 60 能够将自身定位在油和水之间的界面上，从而降低界面张力并促进乳液的形成和稳定。

HLB 值：了解 Span 60 特性的关键

的亲水亲油平衡 (HLB) 是从 0 到 20 的数值范围，用于根据乳化剂对水与油的相对亲和力来表征乳化剂。 HLB 值低于 6 表明主要是亲脂性（喜油）乳化剂；高于 8，主要是亲水性（喜水）的。

跨度 60 的 HLB 值4.7 将其牢固地置于亲脂范围内。这具有直接的实际意义：Span 60 天然适合成型和稳定油包水 (W/O) 乳液 — 小水滴分散在整个连续油相中的系统。这是人造黄油、黄油、某些奶油和脂肪糖果涂层等产品中发现的乳液类型。

当配方设计师需要相反的产品——水包油 (O/W) 乳液，如乳液、酱汁或奶油时，Span 60 通常与高 HLB 乳化剂（最常见的是其乙氧基化对应物，聚山梨醇酯 60 / 吐温 60，其 HLB 约为 14.9），以实现 O/W 稳定性所需的 8-12 范围内的混合 HLB 值。这种 Span/Tween 共乳化剂系统是工业乳化中使用最广泛、最可靠的方法之一。

3. Span 60 作为乳化剂如何发挥作用？

Span 60 的核心工作原理是降低界面张力 油和水之间的表面能通常使这两种不混溶的液体分开。以下是该机制的分步说明：

步骤 1 — 迁移到界面。 当Span 60被引入含有油和水的系统中时，其两亲结构驱使其迁移至油水界面。亲脂性硬脂酸尾部嵌入油相中；亲水性脱水山梨糖醇头部朝向水相。
第 2 步 — 降低表面张力。 通过占据界面，Span 60 分子降低了油和水之间的界面张力，从而在能量上更容易形成小液滴，并且不太可能自发地聚结回分离状态。
步骤 3 — 界面膜的形成。 随着乳化的进行（通过混合、均化或剪切），Span 60 分子在分散液滴的表面堆积在一起，形成保护性界面膜。该薄膜可形成物理和静电屏障，防止液滴合并。
步骤 4 — 乳液的稳定。 Span 60 保持的界面膜赋予乳液动力学稳定性——随着时间的推移，液滴保持分散状态，尽管从热力学角度来看它们更倾向于分离。对于 W/O 乳液，这种稳定性特别稳定，因为 Span 60 的亲脂特性增强了油作为连续相的作用。

除了纯粹的乳化之外，Span 60 还根据应用环境执行多种附加功能，如下一节所述。

4. Span 60在食品中的应用

Span 60 (E491) 已获得美国 FDA、EFSA（作为 E491）、食品法典委员会和中国 GB 2760 食品添加剂标准批准用于食品。其多功能性使其在多种食品类别中具有价值。

面包店和面包

在面包和烘焙食品中，Span 60 是一种强大的面团改良剂和保鲜剂。它同时通过多种机制起作用：

它与淀粉分子相互作用以减慢回生 — 使面包变质的结晶过程 — 通过与其他脂肪酸乳化剂类似的方式与直链淀粉链形成包合物。
它改善了脂肪分散 在面团中，确保起酥油或油分布更均匀，这有助于形成更精细、更均匀的面包屑结构。
它增强了面团强度和处理 特性，使面团更具延展性，并且在发酵过程中能够更好地保留气体。
当与起酥油混合时，用量为面粉重量的 0.35–0.50%，它使面包明显变软并延缓变质，从而有意义地延长有效保质期。

Span 60 还可以与面包改良剂混合物中的其他乳化剂（尤其是甘油单酯、甘油二酯 (DMG) 和卵磷脂）协同作用，用于同时需要通气和淀粉相互作用益处的浓缩高脂肪面团。

即时干酵母保护

Span 60 最具体、最重要的食品应用之一是即食干酵母（IDY）。在生产 IDY 的干燥过程中，酵母细胞会受到渗透压，从而损坏其细胞膜。山梨糖醇单硬脂酸酯在生产过程中添加到酵母中，专门用于在脱水过程中保护酵母细胞膜的完整性，保持活力并确保酵母在添加到面团中时快速、充分地再水化。
该应用非常重要，以至于 E491 被认为是商业速溶干酵母中的定义性功能添加剂，其使用水平经过仔细控制，以在不干扰发酵活性的情况下优化保护。

冰淇淋和冷冻甜点

在冰淇淋和冷冻甜点配方中，Span 60 具有多种功能优势：

脂肪分散： 它促进脂肪球在整个混合物中的均匀分布，防止脂肪结块或分离。
乳液稳定性： 它可以在加工、巴氏灭菌和老化过程中稳定冰淇淋混合物的水包油乳液。
冷冻过程中脂肪聚集： 在冷冻和充气阶段，受控的脂肪聚集（部分聚结）实际上是可取的——它有助于冰淇淋的口感、质地和膨胀度。 Span 60 以适当的速率促进这一点。
冰晶控制： 通过在冷冻过程中稳定乳液并影响脂肪-蛋白质相互作用，Span 60 有助于限制大冰晶的生长，从而形成更光滑、更奶油状的质地。
形状稳定性： 成品更坚固，形状更稳定，并且更耐热冲击（分销和零售期间的温度循环）。

冰淇淋中的典型用量是0.20–0.30% 的总混合重量。

巧克力和糖果

在巧克力领域，Span 60 解决了业内最持久的质量挑战之一：脂肪花。脂肪霜是当可可脂脂肪晶体迁移到表面并重结晶成不稳定的多晶型物时，在巧克力表面形成的白色模糊薄膜。 Span 60 通过以下方式防止开花：

帮助维持更稳定、均匀的脂肪晶体结构（主要是可可脂所需的 V 型多晶型物）
减缓移动脂肪组分向表面的迁移
改善巧克力表面的整体光泽和视觉吸引力

除了防止起霜之外，Span 60 还可以改善巧克力涂层的流动性，降低脂肪酸败的趋势（通过更好的乳化减少脂肪与氧气的接触），并增强成品巧克力的脆性和脆性。在焦糖、奶油糖和坚果酱等高脂肪糖果中，它可以防止油水分离并在整个保质期内保持质地稳定性。

人造黄油和脂肪酱

Span 60 在人造黄油中的作用是晶体调节剂和乳化稳定剂。它有助于控制脂肪晶体的多晶型，促进精细、均匀的晶体结构，使人造黄油具有光滑、可塑的质地和良好的涂抹性。它还可以稳定分散在脂肪相中的水滴，防止它们在储存过程中聚结和“渗水”（水分离）。

5. Span 60在制药领域的应用

制药行业主要依赖 Span 60 作为亲脂性赋形剂 — 药物输送系统配方中的功能成分，而不是活性药物成分本身。
霜剂和软膏： Span 60 广泛用作乳霜和软膏中的亲脂性成分，可以单独生产 W/O 乳液，也可以与亲水性辅助乳化剂（聚山梨醇酯、鲸蜡醇）组合生产 O/W 乳液。其 HLB 为 4.7，特别适合丰富的封闭性（保湿）配方，例如隔离霜、药膏和皮肤科制剂。
栓剂： Span 60 在室温下（熔点 50–52°C）的蜡状固体特性使其适合作为栓剂配方中的基质成分，有助于控制释放和结构完整性。
药物溶解度和生物利用度： 在脂基药物递送系统 (LBDDS) 中，Span 60 充当乳化成分，有助于溶解水溶性较差的活性药物成分 (API)，从而提高其溶出度和生物利用度。它与多种油、蜡和赋形剂相容，使其可用于多种剂型。
疫苗和生物制剂： Span 60 和相关脱水山梨糖醇酯用于制备疫苗佐剂乳剂，其中需要稳定的 W/O 或 O//W 乳剂来一起递送抗原和免疫刺激成分。
医药级 Span 60 按照美国药典 (USP/NF) 和欧洲药典 (EP) 标准制造，确保纯度、批次间一致性以及适合受监管药物应用的文件。

6.化妆品和个人护理领域的Span 60

化妆品和个人护理行业是 Span 60 最大的应用领域之一，该成分出现在多种产品类型中：
护肤霜和乳液： Span 60 是 W/O 和 O/W 皮肤乳液中的主要乳化剂。其亲脂特性有助于晚霜和保护屏障配方的封闭、润肤感。它有助于在典型消费者使用的温度和机械应力下保持乳液稳定性。
防晒霜： 在防晒霜配方中，Span 60 有助于稳定乳液，并确保紫外线过滤活性物质（矿物质和化学物质）在整个产品中均匀分布，而不是迁移或分离。
洗发水和护发产品： Span 60 有助于提高免洗护发素和某些冲洗处理剂的调理和梳理性能，充当助乳化剂和质地改良剂。
止汗剂和除臭剂： 在棒状配方中，Span 60 的蜡质特性和乳化特性有助于产品的结构完整性和活性止汗化合物的均匀分布。
Span 60 在化妆品应用中的一个主要优势是经 Ecocert 批准为天然成分，使其适合针对天然或有机认证的配方——这是高端个人护理市场的重要凭证。

7. 工业应用

除了食品、制药和化妆品之外，Span 60 在一系列工业领域也有重要用途：

塑料和聚合物： Span 60 用作抗静电剂 和润滑剂 在塑料加工中，减少聚合物表面的静电积聚，提高热塑性树脂的流动性和加工性能。它与多种聚合物类型兼容，包括聚乙烯、聚丙烯和 PVC。
纺织品加工： 在纤维整理中，Span 60 充当柔软剂、抗静电剂，改善合成纤维的手感并减少纤维加工操作中的静电。它可用于纺丝油剂配方和织物处理应用。
油漆和涂料： 作为一个分散剂和稳定剂, Span 60 改善涂料配方中颜料和填料的润湿和分布，有助于颜色均匀性、光泽度和涂层稳定性。它可用于水性和溶剂型涂料体系。
农业化学： 在作物保护配方（除草剂、杀虫剂、杀菌剂）中，Span 60 充当乳化剂 在乳油 (EC) 配方中，它有助于活性成分在使用时均匀分散在水中。
润滑剂和金属加工液： Span 60 用作乳化剂 在切削液和金属加工乳液中，它有助于稳定油水界面并在机械加工过程中保持润滑性能。

8. Span 60 与相关乳化剂

Span 60 属于脱水山梨糖醇酯家族，每种酯的不同之处在于用于酯化的脂肪酸。了解 Span 60 与其同类产品的比较有助于明确何时选择它：

乳化剂	E号	脂肪酸	HLB	性格	最适合
Span 20（山梨糖醇单月桂酸酯）	E493	月桂酸 (C12)	8.6	边界线	O/W乳液；润湿
Span 40（山梨糖醇单棕榈酸酯）	E495	棕榈酸 (C16)	6.7	亲脂性	不带/不；基于脂肪的系统
Span 60（山梨醇单硬脂酸酯）	E491	硬脂酸 (C18:0)	4.7	强亲脂性	不带/不；面包店;酵母;巧克力;面霜
Span 65（山梨醇三硬脂酸酯）	E492	硬脂酸×3	2.1	非常亲脂	蜡混合物；硬脂肪
Span 80（山梨糖醇单油酸酯）	E494	油酸 (C18:1)	4.3	亲脂性；液体	不带/不；液体乳液；巧克力

Span 60 处于一个有用的中间地带：亲脂性足以有效稳定 W/O 乳液，在室温下为固体（这对于食品和化妆品配方中的干粉和片状掺入很重要），并且衍生自硬脂酸，硬脂酸是所有监管框架中最广泛允许且特征明确的脂肪酸之一。
Span 60 也最常搭配聚山梨醇酯 60（吐温 60） — 本质上是 Span 60 添加了聚环氧乙烷链（这将 HLB 显着提高到约 14.9）。 Span 60 + Tween 60 对是食品和化妆品行业中经过时间考验且技术可靠的辅助乳化剂系统之一，因为这两种分子在结构上相容（相同的脂肪酸主链），使它们在界面处具有高度协同作用。

9. 安全概况和监管状况

Span 60 拥有广泛且完善的安全记录，建立在数十年的使用和严格的监管审查基础上：

美国FDA： 批准用于食品中的 GRAS（公认安全）。允许用于特定食品类别，最大使用量由 21 CFR 定义。
欧盟： 批准作为食品添加剂E491 根据 (EC) 第 1333 号法规/2008。
食品法典： 列入食品添加剂通用标准 (GSFA)。
中国： 批准下国标2760 中国食品添加剂安全标准.
制药： 在 USP/NF 和 EP 中针对制药应用撰写专着。
化妆品： 全球批准。被认可为天然来源成分生态认证用于经过认证的天然化妆品。
清真和犹太洁食： 当由植物硬脂酸（棕榈酸或大豆）生产时，Span 60 可被认证为清真和犹太洁食.

在食品应用中，FDA 允许 Span 60 与聚山梨酯 60 和/或聚山梨酯 65 组合使用，最大组合含量为0.61% 在某些食品系统中。烘焙食品和冰淇淋的使用水平通常远低于此上限。

10. 实用配方技巧

无论您是在烘焙应用、冰淇淋混合物、护肤霜还是工业乳液中使用 Span 60，一些实用指南将帮助您获得最佳效果：
掺入温度：Span 60 的熔点为 50–52°C，因此在加入大多数系统之前必须将其熔化或预溶解。在食品应用中，它通常在 60–70°C 下与脂肪或油相预混合。在水基体系中，可分散于60℃以上的热水中。
用量： 食品级的典型使用范围是冰淇淋中的 0.20–0.50%，面包中面粉重量的 0.35–0.50%，巧克力和糖果涂层中最多 1.0%。药物和化妆品配方通常是围绕实现特定乳液类型的目标混合 HLB 来设计的。
助乳化剂配对： 对于 O/W 乳液，将 Span 60 与聚山梨醇酯 60（吐温 60）配对，以根据具体配方的要求实现 8-12 的目标混合 HLB。两种乳化剂的比例使用标准HLB混合公式计算。
存储： 储存在密封容器中，置于阴凉（25°C 以下）、干燥、通风良好的地方，避免阳光直射。避免与强氧化剂、酸和碱接触。在适当的储存条件下，保质期通常为 24 个月。
兼容性： Span 60 与大多数油、脂肪和蜡系统兼容。当与阳离子表面活性剂一起使用时，应测试其相容性，因为可能会发生相互作用。